零基础学嵌入式 Day 3

最新推荐文章于 2025-12-21 22:42:53 发布

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#51单片机 #嵌入式硬件 #c++

Day 3

一.二进制与内存对齐

1.二进制

二进制：逢二进一

8421法：最后一位代表 2的0次倒数第二位2的1次以此类推

字符是通过ASCII码来转换为数字，然后转化为二进制储存

2.内存对齐

内存对齐的概念：在实际的内存存储中，还有一个重要的概念叫做 “内存对齐”。这是为了提高内存访问效率而采用的策略。
想象一下，如果你要从书架上取书，整齐摆放的书比杂乱摆放的书更容易找到和取出。内存对齐就是这样，它让数据在内存中按照一定的规则整齐摆放。

3. 栈区和堆区的存储

程序中的变量根据定义方式的不同，会被存储在内存的不同区域：

栈区存储
局部变量（在函数内部定义的变量）通常存储在栈区。栈区就像一摞盘子，后放的盘子在上面，先拿走的也是上面的盘子，这叫做 “后进先出”。
当函数被调用时，函数的局部变量会被 “压入” 栈中；当函数结束时，这些变量会被自动 “弹出” 栈，内存空间会被自动回收。

堆区存储
动态分配的内存（使用 malloc 等函数分配的内存）存储在堆区。堆区的管理比栈区复杂，程序员需要手动申请和释放内存。

全局区存储
全局变量和静态变量存储在全局区，这些变量在程序运行期间一直存在。

二.字节序

1.概念

（1）什么是字节序？
字节序（Byte Order）是一个听起来很技术化的概念，但实际上可以用一个很简单的例子来理解。
想象一下，你要在纸上写下数字 “1234”，你会从左到右写，先写 1，再写 2，然后 3，最后 4。但是，如果有些人习惯从右到左写字，他们可能会先写 4，再写 3，然后 2，最后 1，最终在纸上呈现的可能是 “4321”。
在计算机世界中，也存在类似的情况。当一个数据需要多个字节来存储时，这些字节在内存中的排列顺序就是字节序的问题。

（2）大端序与小端序
计算机世界中主要有两种字节序：大端序（Big Endian）和小端序（Little Endian）。

大端序（Big Endian）
大端序的排列方式是高位字节存储在低地址，低位字节存储在高地址。这就像我们平常写数字的习惯一样，高位在前，低位在后。
举个例子，十六进制数 0x12345678 在大端序的 32 位系统中会这样存储：

地址 1000: 0x12（最高位字节）
地址 1001: 0x34
地址 1002: 0x56
地址 1003: 0x78（最低位字节）
大端序的命名来源于《格列佛游记》中的故事，在那个故事里，有些人习惯从大头（Big End）开始吃鸡蛋。

小端序（Little Endian）
小端序的排列方式正好相反，低位字节存储在低地址，高位字节存储在高地址。这就像倒着写数字一样。
同样的十六进制数 0x12345678 在小端序的 32 位系统中会这样存储：

地址 1000: 0x78（最低位字节）
地址 1001: 0x56
地址 1002: 0x34
地址 1003: 0x12（最高位字节）
小端序的命名也来源于《格列佛游记》，对应从小头（Little End）开始吃鸡蛋的人。

三.常见数据类型

字符型数据类型

这里我们不多说浮点型和整形，直接说字符型

char类型通常占用一个字节所以最多可以表示256个数据

char 要配合ASCII码表来定义字符

比如我们表示 A 可以是 char ch=‘A’; 也可以是 char ch = 65;

printf 打印时用的是 %c 如果用%d输出的话，将输出ASCII码表对应的数字

转义字符

常量

1.字面常量

概念:字面常量（Literal Constants）是直接写在程序代码中的具体数值，它们的值在编写程序时就已经确定，不能在程序运行时改变。字面常量就像是直接写在纸上的数字或文字，你看到的就是它们的值。

在程序中，当我们写下 int age = 25; 时，这里的 25 就是一个整数字面常量。当我们写下 printf (“Hello”); 时，“Hello” 就是一个字符串字面常量。这些值直接出现在代码中，编译器在编译时就知道它们的确切值。

字面常量是最直接的常量表示方法，虽然使用简单，但在大型程序中可能会带来维护上的困难，因为相同的字面常量可能在程序中多次出现，修改时需要逐一查找替换。

int a = 100;    // 十进制
short b = 200;  
int c = 010;    // 八进制
int hex = 0x1F; // 十六进制
int binary = 0b1010;  // 二进制

// 浮点型
float pi = 3.14f;//f表示明确告诉计算机将1.2当作float处理 否则可能会当作double赋给float
                                                                  //从而引发问题
double height = 1.75;

// 字符型
char letter = 'A';

// 科学计数
double light_speed = 2.998E8;

2.符号常量

符号常量的概念和重要性

符号常量是为常量值指定一个有意义名称的机制，它让程序更易读、更易维护。如果说字面常量是在代码中直接写出具体数值，那么符号常量就是给这些数值起一个好记的名字。

想象一下，在一个计算几何面积的程序中，如果到处都出现 3.14159 这个数字，当有一天需要更高精度的 π 值时，你需要在整个程序中查找并替换所有的 3.14159。但如果使用符号常量 PI，只需要在定义处修改一次即可。

符号常量不仅仅是为了方便修改数值，更重要的是它提高了代码的可读性。当你看到 if (speed> SPEED_LIMIT) 时，比看到 if (speed > 120) 更容易理解代码的意图。

在 C 语言中，有两种主要的符号常量定义方法：#define 宏定义和 const 关键字定义。每种方法都有其特点和适用场景。

#define 宏定义

#define 是 C 语言预处理指令，用于定义宏。通过 #define 定义的符号常量在预处理阶段被文本替换，不占用运行时内存。

#define 的基本语法是：#define 宏名替换文本

#define PI 3.14159265359

const关键字定义

const double area=8.8;//这样以后area将会成为常量

3.枚举常量

枚举（enumeration）是 C 语言提供的一种定义常量集合的机制，特别适用于定义一组相关的整数常量。枚举让程序更具可读性，也更不容易出错。

想象一下，如果要表示一周的七天，你可能会这样定义：

#define MONDAY   1
#define TUESDAY  2
#define WEDNESDAY 3
#define THURSDAY  4
#define FRIDAY    5
#define SATURDAY  6
#define SUNDAY    7

但是用枚举会更优雅：

enum weekday {
    MONDAY,
    TUESDAY,
    WEDNESDAY,
    THURSDAY,
    FRIDAY,
    SATURDAY,
    SUNDAY
};

比如我们要定义性别

enum gender{
      Male,
      Female
};

我们可以利用printf 来确定Male 和 Female 的默认值为0 和 1，也就是说，枚举常量中的变量从上到下默认为 0,1,2,3 如果我们强行给Male赋值为 10 那么 Female 会默认为11，以此类推

四.变量

变量的作用域

变量的作用域（Scope）是指程序中可以访问该变量的代码区域。这就像现实生活中的 “管辖范围” 一样，一个村长的管辖范围是他的村子，一个市长的管辖范围是他的城市，超出这个范围，他们的权力就无法行使。

在 C 语言中，变量的作用域决定了在程序的哪些地方可以使用这个变量。理解作用域不仅有助于写出正确的程序，还能帮助我们更好地组织代码，避免变量名冲突，提高程序的可维护性。

作用域的概念与变量的生命周期密切相关，但两者不是同一个概念。作用域是指在源代码中可以访问变量的区域，而生命周期是指变量在程序运行时存在的时间段。

如果在花括号内部定义了变量，则这个变量只能在这个花括号内使用（如果是下一级花括号中进行访问，则也可以访问到）（可以总结为外层不可访问内层，内层可访问外层）

帮助我们更好地组织代码，避免变量名冲突，提高程序的可维护性。